大学课程生理学课件-第三章细胞间信息传递
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-氨基丁酸（GABA) 受体： GABAA （促离子型受体）：Cl-通道； Bicuculline敏感 GABAB （促代谢型受体）：通过IP3、DG增加钾电导； GABAc （促离子型受体）：Cl-通道，分布视觉通路；
Bicuculline不敏感 三者都引起突触后膜超极化而产生抑制效应。
除了有GABA的结合位点外，还有与其他外源性镇静药物如苯二 氮类药物和巴比妥类药物的结合位点。这些临床上广泛应用的 镇静药物单独结合到受体上并没有显著效果，但与GABA同时结 合则能显著增强GABAA 受体的抑制性作用。
低浓度的甘氨酸可以作为NMDA受体的共同配体，增强 NMDA受体介导的反应；高浓度的甘氨酸，可以引起NMDA受 体的内吞。
第四节 G蛋白耦联受体介导的突触传递
一、G 蛋白耦联受体及信号转导
二、肾上腺素受体的信号转导
根据受体的药理学反应不同，将肾上腺素受体分为和β 二种受体，介导不同的组织反映。
三、M 型乙酰胆碱受体与信号传递
利用分子克隆技术已经鉴定出5种不同的M受体基因，分 别编码 M1～M5 受体
M1、M4、M5受体：分布于脑内，调节某些认知或运动功能； M2 受体：分布于心脏窦房结和房室结、心房肌和心室肌细胞 M3 受体： 分布于胃肠道、输尿管的平滑肌和汗腺等；
有的组织中同时有两种或两种以上M受体，但却起着不同 的生理作用。例如，心肌细胞M2受体与心肌收缩有关， 而M1受体则可导致心率下降。
间隙连接还参与细胞分化、生长与发育的过程。胚胎发育 早期，间隙连接能够协调细胞间的发育过程，诱导细胞向 一定方向分化。不同发育阶段的细胞表达不同的间隙连接 蛋白，作用也不相同。
Fra Baidu bibliotek 电传递
• 双向传递 • 速度快 • 不易受影响
第二节 化学传递的一般规律
一、化学传递研究历史 最早证明化学传递存在的实验是“迷走物质”的发现.
4．神经递质的灭活与突触囊泡的再生性循环
四、受体
受体（receptor）是指靶细胞上能与神经递质或激素等化学 信号分子（配体，ligand）结合并产生信号传递或转换作用 的特异性蛋白质分子或复合体。
第三节 离子通道型受体介导的突触传递 一、N 型乙酰胆碱受体介导的突触传递
二、离子通道型谷氨酸受体介导的兴奋性突触传递
• 兴奋性突触后电位 （excitatory postsynaptic potential EPSP)
特点：电位大小取决于传入神经刺激强度的大小
产生过程： 传入神经冲动到达末梢 →突触前膜释放兴奋性递质
递质与后膜特异受体结合 → 膜对Na+、 K+，尤其Na+ 的通透性增加 → 膜电位降低，出现局部去极化 (EPSP)
受体： 1 受体：主要分布于血管、瞳孔开大肌、胃肠及膀胱括 约肌、立毛肌、泌尿生殖器的平滑肌和肝等
2 受体：主要分布于去甲肾上腺素神经末梢突触前膜以 及血管等处的突触后膜
受体 1受体：主要分布在心脏以及肾的球旁细胞中 2受体：分布在血管平滑肌、细支气管平滑肌、膀胱和
子宫平滑肌、骨骼肌和肝中 3受体：主要分布在脂肪组织中。
高等教育大学教学课件 《生理学》
第三章 细胞间信息传递
细胞间信息传递的主要形式
第一节 间隙连接与电传递
1. 间隙连接结构、通透性和功能
间隙连接广泛分布于脊椎和无脊椎动物几乎所有类型的细 胞中，尤其是需要进行快速通讯的细胞（如神经细胞和肌 细胞），是构成电突触的结构基础，参与多种生理功能。
间隙连接作为低电阻的通道，可将众多细胞在电学上联系 起来，使细胞电活动协调一致，参与细胞的兴奋、收缩和 分泌等功能。
谷氨酸受体：促代谢型谷氨酸受体；11种亚型 离子型谷氨酸受体： NMDA受体 NON- NMDA 受体：AMPA 和KA受体
1. AMPA受体 主要由GluR1、GluR2、GluR3、 G1uR4 4种亚基通过不同的组合 形成多种异构体。典型的受体中 都包括一个GluR2亚基。
AMPA受体介导谷氨酸快速兴奋 性突触传递。AMPA受体激活后对 Na+、K+通透性增加，使突触后 神经元去极化。
2. 调质的概念： 3. 递质的共存：
戴尔原则(Dale’s principle) 递质共存
一氧化氮、一氧化碳等也在突触传递中发挥关键作用， 但它们并不严格符合经典神经递质标准。
目前发现的内源 性气体信使分子 （gaseous messenger）主要 包括一氧化氮 （NO）、一氧化 碳（CO）和硫化 氢（H2S）三种。
苯二氮类药物可以增加 Cl-通道开放的频率， 巴比妥类药物则能延长 Cl- 通道开放的 时程。这样都会导致更 多的Cl- 进入细胞，使 神经元膜电位超极化
2．离子通道型甘氨酸受体
甘氨酸是一种最简单的氨基酸，是由脊髓和脑干中某些中 间神经元释放的抑制性神经递质
甘氨酸受体:（GlyR） 由α 亚基、β 亚基构 成的五聚体，与 nAChR、GABAA 和 5－羟色胺受体等具有 很大的同源性，共同 形成一个配体门控离 子通道超家族。
和分类
结构： • 突触前膜 • 突触间隙 • 突触后膜
大脑皮层突触的电镜照片 (引自Bern, Physiology, 2005) S1和S2分别是两个神经突触，Den代表树突。
突触分类：
（1）A 轴突-轴突型突触 B 轴突-胞体型突触 C 轴突-树突型突触 （2）四种组合形式突触模式图
非定向、开放式突触传递 非突触性化学传递 （non-synaptic chemical transmission 曲张体小泡内递质与效应细胞间的特殊联系。
四、其他G 蛋白耦联受体介导的神经递质信号传递
1．代谢型谷氨酸受体（mGluR） 2．B型γ－氨基丁酸受体（GABAB受体） 3．多巴胺受体
受体亚型： D1 样 (D1 D5)， 受体激活后升高cAMP水平； D2 样 (D2, D3, D4)，受体激活后降低cAMP水平；
位于中枢三个部分： 黑质－纹状体；中 脑边缘系统； 结节－漏斗部；
2．神经递质的合成与释放
乙酰胆碱和氨基酸等小分子递质在电子密度低、直径40 ～ 60 nm的突触囊泡（synaptic vesicle）内贮存， 神经肽等大分子神经递质则在电子密度高、直径为90 ～ 250 nm的称为分泌颗粒的大囊泡中贮存。
3．神经递质的量子释放
除了视网膜感光细胞和一小部分释放脂溶性递质（如前列 腺素、NO等）的细胞外，几乎所有神经元都遵循量子式释放的 规律。这就是神经递质释放的“量子释放理论”。
EPSP达一定程度，在轴突始段产生动作电位→ 动作电位沿神经传导
• 抑制性突触后电位 （Inhibitory postsynaptic potential IPSP) 所有的突触后抑制都是由抑制性中间神经原的活动引起的。
机制：通过抑制性突触后电位 (IPSP) 的形成 抑制性神经元兴奋 →神经末梢释放抑制性递质 递质与后膜特异受体结合 →膜对 K+ 、Cl- 或Cl的通透性增加 →膜电位超极化即IPSP 突触后膜兴奋性降低效应 产生抑制效应
“NO NEWS IS GOOD NEWS ”
Robert F. Furchgot Ferid Murad Louis J. Ignarro 20 世纪 80 年代初期，Robert F. Furchgott 发现血管内皮 细胞通过释放一种被他命名为 “ 内皮细胞舒张因子 ” 维持 血管张力和抑制血小板聚集。Furchgott 和 Louis J. Ignarro （ 1987 ）分别独立地提出 EDRF 的本质是一氧化氮（ nitric oxide, NO ）1992 年 NO 被《 SCIENCE 》杂志评选为本年 度明星分子，同期《 SCIENCE 》发表了一篇被冠以有趣标 题 “ NO NEWS IS GOOD NEWS ” 的专论，以强调这一研 究领域的重要性和新颖性。 1998 年 Furchgott 、 Ignarro 及 Ferid Murad 获得了诺贝尔生理学 或 医学奖。
1905年，剑桥大学生理学家 Elliott提出有化学物质参与交感的 兴奋传递，未被接受。
1921年奥地利生理学 Loewi家 用实验证明“迷走物质”的存在。
在Dale的建议下用胆碱脂酶 抑制剂延长“迷走 物质”作用，证实 为乙酰胆碱
二人获1936年诺贝尔奖
二、化学传递的基本机制 （1）化学突触的结构
在某些神经元，对钙高度通 透。
Gly site
Polyamine site
H+
Zn2+ site
Mg2+
MK-801
2．NMDA受体 NMDA受体由NR1 和4 种不同的NR2 亚基 （NR2A、NR2B、NR2C和NR2D）组成。
NMDA 受体对Ca2+ 的通透性大。钙调节一些离子通道 的开启状态并能影响基因表达。过多的Ca2+ 进入细胞会 引发细胞凋亡。激活NMDA受体能对突触后神经元产生持久 而广泛的影响。现在认为，反复激活NMDA受体是神经系统 高级功能如长时程记忆和学习的基础。
NMDA受体特征： 电压依赖的Mg2+ 阻断作用；对钙离子高度通透； 甘氨酸的协同剂作用； 多结合位点：激动剂、锌、H＋，
磷 酸化、氧化还 原等
三、离子通道型谷氨酸受体介导的抑制性突触传递
1．离子通道型 -氨基丁酸受体 -氨基丁酸（GABA）是脊椎动物中枢神经系统最主要
的抑制性神经递质之一。 根据药理学特性分为三类：
（3）突触整合与神经回路
突触后神经元的兴奋和抑制
兴奋性突触后电位（ EPSP ）和抑制性突触后电位（ IPSP ）
三、化学突触传递的信使分子——神经递质
1．神经递质的概念 一个化学物质被定为神经递质，必须具备五个条件：
(1) 突触前神经元内具有合成递质的前体和酶系。 (2) 它储存于小泡内不被酶降解，神经冲动到达能释放。 (3) 其作用在后膜上，人为引入可引起相同的生理效应。 (4) 存在有使此物质失活的酶或其他环节。 (5) 有受体激动剂或受体的阻断剂能模拟剂或阻断作用。
• 没有经典的突触结构； • 不存在一对一的支配关系； • 递质弥散距离大，传递时间长； • 作用部位发散，无特定的靶点； • 效应器能否发生作用取决与有无 相应的受体
（2）突触传递的原理
基本同神经-肌接头的传递过程。 突触后膜上产生的电位 称为 突触后电位（postsynaptic potential).
Bicuculline不敏感 三者都引起突触后膜超极化而产生抑制效应。
除了有GABA的结合位点外，还有与其他外源性镇静药物如苯二 氮类药物和巴比妥类药物的结合位点。这些临床上广泛应用的 镇静药物单独结合到受体上并没有显著效果，但与GABA同时结 合则能显著增强GABAA 受体的抑制性作用。
低浓度的甘氨酸可以作为NMDA受体的共同配体，增强 NMDA受体介导的反应；高浓度的甘氨酸，可以引起NMDA受 体的内吞。
第四节 G蛋白耦联受体介导的突触传递
一、G 蛋白耦联受体及信号转导
二、肾上腺素受体的信号转导
根据受体的药理学反应不同，将肾上腺素受体分为和β 二种受体，介导不同的组织反映。
三、M 型乙酰胆碱受体与信号传递
利用分子克隆技术已经鉴定出5种不同的M受体基因，分 别编码 M1～M5 受体
M1、M4、M5受体：分布于脑内，调节某些认知或运动功能； M2 受体：分布于心脏窦房结和房室结、心房肌和心室肌细胞 M3 受体： 分布于胃肠道、输尿管的平滑肌和汗腺等；
有的组织中同时有两种或两种以上M受体，但却起着不同 的生理作用。例如，心肌细胞M2受体与心肌收缩有关， 而M1受体则可导致心率下降。
间隙连接还参与细胞分化、生长与发育的过程。胚胎发育 早期，间隙连接能够协调细胞间的发育过程，诱导细胞向 一定方向分化。不同发育阶段的细胞表达不同的间隙连接 蛋白，作用也不相同。
Fra Baidu bibliotek 电传递
• 双向传递 • 速度快 • 不易受影响
第二节 化学传递的一般规律
一、化学传递研究历史 最早证明化学传递存在的实验是“迷走物质”的发现.
4．神经递质的灭活与突触囊泡的再生性循环
四、受体
受体（receptor）是指靶细胞上能与神经递质或激素等化学 信号分子（配体，ligand）结合并产生信号传递或转换作用 的特异性蛋白质分子或复合体。
第三节 离子通道型受体介导的突触传递 一、N 型乙酰胆碱受体介导的突触传递
二、离子通道型谷氨酸受体介导的兴奋性突触传递
• 兴奋性突触后电位 （excitatory postsynaptic potential EPSP)
特点：电位大小取决于传入神经刺激强度的大小
产生过程： 传入神经冲动到达末梢 →突触前膜释放兴奋性递质
递质与后膜特异受体结合 → 膜对Na+、 K+，尤其Na+ 的通透性增加 → 膜电位降低，出现局部去极化 (EPSP)
受体： 1 受体：主要分布于血管、瞳孔开大肌、胃肠及膀胱括 约肌、立毛肌、泌尿生殖器的平滑肌和肝等
2 受体：主要分布于去甲肾上腺素神经末梢突触前膜以 及血管等处的突触后膜
受体 1受体：主要分布在心脏以及肾的球旁细胞中 2受体：分布在血管平滑肌、细支气管平滑肌、膀胱和
子宫平滑肌、骨骼肌和肝中 3受体：主要分布在脂肪组织中。
高等教育大学教学课件 《生理学》
第三章 细胞间信息传递
细胞间信息传递的主要形式
第一节 间隙连接与电传递
1. 间隙连接结构、通透性和功能
间隙连接广泛分布于脊椎和无脊椎动物几乎所有类型的细 胞中，尤其是需要进行快速通讯的细胞（如神经细胞和肌 细胞），是构成电突触的结构基础，参与多种生理功能。
间隙连接作为低电阻的通道，可将众多细胞在电学上联系 起来，使细胞电活动协调一致，参与细胞的兴奋、收缩和 分泌等功能。
谷氨酸受体：促代谢型谷氨酸受体；11种亚型 离子型谷氨酸受体： NMDA受体 NON- NMDA 受体：AMPA 和KA受体
1. AMPA受体 主要由GluR1、GluR2、GluR3、 G1uR4 4种亚基通过不同的组合 形成多种异构体。典型的受体中 都包括一个GluR2亚基。
AMPA受体介导谷氨酸快速兴奋 性突触传递。AMPA受体激活后对 Na+、K+通透性增加，使突触后 神经元去极化。
2. 调质的概念： 3. 递质的共存：
戴尔原则(Dale’s principle) 递质共存
一氧化氮、一氧化碳等也在突触传递中发挥关键作用， 但它们并不严格符合经典神经递质标准。
目前发现的内源 性气体信使分子 （gaseous messenger）主要 包括一氧化氮 （NO）、一氧化 碳（CO）和硫化 氢（H2S）三种。
苯二氮类药物可以增加 Cl-通道开放的频率， 巴比妥类药物则能延长 Cl- 通道开放的 时程。这样都会导致更 多的Cl- 进入细胞，使 神经元膜电位超极化
2．离子通道型甘氨酸受体
甘氨酸是一种最简单的氨基酸，是由脊髓和脑干中某些中 间神经元释放的抑制性神经递质
甘氨酸受体:（GlyR） 由α 亚基、β 亚基构 成的五聚体，与 nAChR、GABAA 和 5－羟色胺受体等具有 很大的同源性，共同 形成一个配体门控离 子通道超家族。
和分类
结构： • 突触前膜 • 突触间隙 • 突触后膜
大脑皮层突触的电镜照片 (引自Bern, Physiology, 2005) S1和S2分别是两个神经突触，Den代表树突。
突触分类：
（1）A 轴突-轴突型突触 B 轴突-胞体型突触 C 轴突-树突型突触 （2）四种组合形式突触模式图
非定向、开放式突触传递 非突触性化学传递 （non-synaptic chemical transmission 曲张体小泡内递质与效应细胞间的特殊联系。
四、其他G 蛋白耦联受体介导的神经递质信号传递
1．代谢型谷氨酸受体（mGluR） 2．B型γ－氨基丁酸受体（GABAB受体） 3．多巴胺受体
受体亚型： D1 样 (D1 D5)， 受体激活后升高cAMP水平； D2 样 (D2, D3, D4)，受体激活后降低cAMP水平；
位于中枢三个部分： 黑质－纹状体；中 脑边缘系统； 结节－漏斗部；
2．神经递质的合成与释放
乙酰胆碱和氨基酸等小分子递质在电子密度低、直径40 ～ 60 nm的突触囊泡（synaptic vesicle）内贮存， 神经肽等大分子神经递质则在电子密度高、直径为90 ～ 250 nm的称为分泌颗粒的大囊泡中贮存。
3．神经递质的量子释放
除了视网膜感光细胞和一小部分释放脂溶性递质（如前列 腺素、NO等）的细胞外，几乎所有神经元都遵循量子式释放的 规律。这就是神经递质释放的“量子释放理论”。
EPSP达一定程度，在轴突始段产生动作电位→ 动作电位沿神经传导
• 抑制性突触后电位 （Inhibitory postsynaptic potential IPSP) 所有的突触后抑制都是由抑制性中间神经原的活动引起的。
机制：通过抑制性突触后电位 (IPSP) 的形成 抑制性神经元兴奋 →神经末梢释放抑制性递质 递质与后膜特异受体结合 →膜对 K+ 、Cl- 或Cl的通透性增加 →膜电位超极化即IPSP 突触后膜兴奋性降低效应 产生抑制效应
“NO NEWS IS GOOD NEWS ”
Robert F. Furchgot Ferid Murad Louis J. Ignarro 20 世纪 80 年代初期，Robert F. Furchgott 发现血管内皮 细胞通过释放一种被他命名为 “ 内皮细胞舒张因子 ” 维持 血管张力和抑制血小板聚集。Furchgott 和 Louis J. Ignarro （ 1987 ）分别独立地提出 EDRF 的本质是一氧化氮（ nitric oxide, NO ）1992 年 NO 被《 SCIENCE 》杂志评选为本年 度明星分子，同期《 SCIENCE 》发表了一篇被冠以有趣标 题 “ NO NEWS IS GOOD NEWS ” 的专论，以强调这一研 究领域的重要性和新颖性。 1998 年 Furchgott 、 Ignarro 及 Ferid Murad 获得了诺贝尔生理学 或 医学奖。
1905年，剑桥大学生理学家 Elliott提出有化学物质参与交感的 兴奋传递，未被接受。
1921年奥地利生理学 Loewi家 用实验证明“迷走物质”的存在。
在Dale的建议下用胆碱脂酶 抑制剂延长“迷走 物质”作用，证实 为乙酰胆碱
二人获1936年诺贝尔奖
二、化学传递的基本机制 （1）化学突触的结构
在某些神经元，对钙高度通 透。
Gly site
Polyamine site
H+
Zn2+ site
Mg2+
MK-801
2．NMDA受体 NMDA受体由NR1 和4 种不同的NR2 亚基 （NR2A、NR2B、NR2C和NR2D）组成。
NMDA 受体对Ca2+ 的通透性大。钙调节一些离子通道 的开启状态并能影响基因表达。过多的Ca2+ 进入细胞会 引发细胞凋亡。激活NMDA受体能对突触后神经元产生持久 而广泛的影响。现在认为，反复激活NMDA受体是神经系统 高级功能如长时程记忆和学习的基础。
NMDA受体特征： 电压依赖的Mg2+ 阻断作用；对钙离子高度通透； 甘氨酸的协同剂作用； 多结合位点：激动剂、锌、H＋，
磷 酸化、氧化还 原等
三、离子通道型谷氨酸受体介导的抑制性突触传递
1．离子通道型 -氨基丁酸受体 -氨基丁酸（GABA）是脊椎动物中枢神经系统最主要
的抑制性神经递质之一。 根据药理学特性分为三类：
（3）突触整合与神经回路
突触后神经元的兴奋和抑制
兴奋性突触后电位（ EPSP ）和抑制性突触后电位（ IPSP ）
三、化学突触传递的信使分子——神经递质
1．神经递质的概念 一个化学物质被定为神经递质，必须具备五个条件：
(1) 突触前神经元内具有合成递质的前体和酶系。 (2) 它储存于小泡内不被酶降解，神经冲动到达能释放。 (3) 其作用在后膜上，人为引入可引起相同的生理效应。 (4) 存在有使此物质失活的酶或其他环节。 (5) 有受体激动剂或受体的阻断剂能模拟剂或阻断作用。
• 没有经典的突触结构； • 不存在一对一的支配关系； • 递质弥散距离大，传递时间长； • 作用部位发散，无特定的靶点； • 效应器能否发生作用取决与有无 相应的受体
（2）突触传递的原理
基本同神经-肌接头的传递过程。 突触后膜上产生的电位 称为 突触后电位（postsynaptic potential).